生物技術(shù)在肉類生產(chǎn)加工中的應(yīng)用探析

□ 孟慶君 河南雙匯投資發(fā)展股份有限公司技術(shù)中心

生物技術(shù)是肉類生產(chǎn)加工中不可或缺的組成部分，但在實(shí)踐過(guò)程中，生物技術(shù)的應(yīng)用仍面臨著多方面的阻礙，基于此，有必要對(duì)其展開深層次的探索，最終有效推動(dòng)生物技術(shù)的可持續(xù)化以及商品化應(yīng)用。

1 研究背景

近年來(lái)，我國(guó)現(xiàn)代化科技水平逐漸提升，生物技術(shù)得到了大幅發(fā)展，其主要涉及到酶工程、細(xì)胞工程、發(fā)酵工程、蛋白質(zhì)工程以及基因工程等，在當(dāng)前農(nóng)業(yè)以及食品領(lǐng)域中得到了較為廣泛的應(yīng)用，尤其是在肉類生產(chǎn)加工領(lǐng)域中。而單從肉類生產(chǎn)加工領(lǐng)域著手，生物技術(shù)的應(yīng)用主要涉及到基因工程應(yīng)用、特定質(zhì)構(gòu)改善劑的制造以發(fā)酵工程應(yīng)用等方面的內(nèi)容。在上述領(lǐng)域中，生物技術(shù)實(shí)際應(yīng)用的質(zhì)量和成效存在較為明顯的差異性，與此同時(shí)在全世界范圍內(nèi)業(yè)界專家對(duì)該技術(shù)都有著極高的關(guān)注度。從目前來(lái)看，我國(guó)的的生物技術(shù)在肉類生產(chǎn)加工中的應(yīng)用方面相較于部分歐美發(fā)達(dá)國(guó)家來(lái)說(shuō)仍存在一定差距。

2 生物技術(shù)在肉類生產(chǎn)加工中的應(yīng)用

2.1 基因工程的應(yīng)用

基因工程是生物技術(shù)的重要組成部分，主要是指將外源的核酸分子目的基因?qū)氲皆静淮嬖谠擃惢虻乃拗魃矬w內(nèi)，并確保其能夠得到持續(xù)穩(wěn)定的繁殖，進(jìn)而出現(xiàn)新的形狀?；蚬こ痰幕境绦虬ǎ韩@取需要的目的基因→將選好的載體同目的基因相連→在宿主細(xì)胞中實(shí)現(xiàn)對(duì)于重組載體的轉(zhuǎn)入，選擇重組分子→表達(dá)成蛋白質(zhì)，在適當(dāng)?shù)臈l件下得到高表達(dá)的產(chǎn)品[1]。

動(dòng)物細(xì)胞大量培養(yǎng)技術(shù)已經(jīng)逐漸形成規(guī)模，在無(wú)血清細(xì)胞體系方面已經(jīng)有所成果，其中涉及到淋巴細(xì)胞、神經(jīng)系統(tǒng)細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、表皮細(xì)胞以及內(nèi)分泌細(xì)胞等。帶血清的各種因子涉及到必須補(bǔ)充因子以及特殊因子，其中必須補(bǔ)充因子包括無(wú)血清培養(yǎng)基生長(zhǎng)過(guò)程中所必需的轉(zhuǎn)鐵蛋白以及胰島素，而特殊因子則會(huì)在不同細(xì)胞體系的基礎(chǔ)上補(bǔ)充不同的元素，進(jìn)而得到所需要的功能因子。

基因工程同工程技術(shù)的方法相類似，主要指的是在設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)上，在體外對(duì)不同生物或者是人工合成的DNA展開重新組合以及改造，接下來(lái)再導(dǎo)入真核細(xì)胞或者是微生物展開無(wú)性繁殖，進(jìn)而在體內(nèi)讓基因得到表達(dá)，這樣能在原有的基礎(chǔ)上對(duì)生物遺傳特性進(jìn)行改變，或創(chuàng)造出新的生物[2]。按照這一思路，在進(jìn)行肉類加工生產(chǎn)的過(guò)程中便能通過(guò)上述手段，獲得更多人們所需要的生化肉制品。

2.2 質(zhì)構(gòu)改善劑——谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶

從本質(zhì)上來(lái)看，谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶屬于一種催化轉(zhuǎn)酰胺基反應(yīng)的酶，由331個(gè)氨基所組成的，分子量是38 000。谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶主要是對(duì)蛋白質(zhì)分子中的谷氨酸γ—酰胺基以及賴氨酸ε—氨基之間所產(chǎn)生的縮合反應(yīng)進(jìn)行催化，進(jìn)而形成多肽鏈或者是分子內(nèi)的共價(jià)交聯(lián)，讓蛋白質(zhì)出現(xiàn)改性，極大提升蛋白質(zhì)本身的持水性和可塑性。谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶經(jīng)常會(huì)作為保水劑和質(zhì)構(gòu)改善劑應(yīng)用在肉類產(chǎn)品的生產(chǎn)加工過(guò)程中。在微生物細(xì)胞以及動(dòng)物細(xì)胞中廣泛存在著谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶，而其在工業(yè)生產(chǎn)的過(guò)程中將會(huì)采用鏈霉菌發(fā)酵的方式獲得，其本身在應(yīng)用的過(guò)程中有著多方面優(yōu)勢(shì)，包括不存在對(duì)于Ca2+的依賴性、pH范圍廣以及熱穩(wěn)定性強(qiáng)等[3]。

實(shí)踐研究表明，野生型鏈霉菌發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶在效率方面存在嚴(yán)重不足，但若采用基因重組的方式，在大腸桿菌或其他載體菌中對(duì)谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶的基因進(jìn)行表達(dá)便會(huì)有較高的生產(chǎn)效率。目前，在我國(guó)所開展的肉類生產(chǎn)加工中，谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶在應(yīng)用的過(guò)程中存在一定的局限性，主要涉及到以下兩方面內(nèi)容。①當(dāng)前國(guó)內(nèi)在技術(shù)手段方面相對(duì)較為落后，所生產(chǎn)的谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶活性欠缺，與此同時(shí)所應(yīng)用的野生菌株生產(chǎn)效率很差，這種現(xiàn)象使得生產(chǎn)成本得到了大幅增多，降低了其市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。②從國(guó)外進(jìn)口谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶成本極高，導(dǎo)致其應(yīng)用實(shí)效性不強(qiáng)，即便是當(dāng)前我國(guó)部分科研單位能夠利用基因工程技術(shù)改造野生菌株，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)其產(chǎn)量的增加，但相比較西方發(fā)達(dá)國(guó)家來(lái)說(shuō)仍有著一定的差距。

綜合考慮各方面影響因素，在肉類生產(chǎn)工加工領(lǐng)域中，谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶生產(chǎn)和應(yīng)用將會(huì)呈現(xiàn)出以下幾種發(fā)展趨勢(shì)。①構(gòu)建新型基因工程菌株，新型的基因工程菌株能同時(shí)表達(dá)出谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶前體、激活蛋白酶及其抑制劑，最大限度提升合成后谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶的活性，為有效達(dá)到這一效果，務(wù)必要優(yōu)化開展對(duì)菌株的選擇工作。②優(yōu)化選擇發(fā)酵液中谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶激活酶抑制劑，并合理控制其具體的添加量?；蛑亟M所表達(dá)的谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶激活酶抑制劑無(wú)法表現(xiàn)出預(yù)期作用，絕大多數(shù)應(yīng)適當(dāng)增加外源性表面活性劑，以此保障谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶的活性。③拓寬谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶在肉制品生產(chǎn)加工領(lǐng)域的應(yīng)用范圍。相關(guān)調(diào)查表明，在肉類中增加0.01 U/g左右的谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶能有效提升肉類的感官特性，基于此，可通過(guò)加強(qiáng)對(duì)谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)對(duì)碎肉以及糜類肉制品質(zhì)構(gòu)的優(yōu)化重組，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品附加值的有效提升。

2.3 發(fā)酵工程的應(yīng)用

發(fā)酵工程是生物技術(shù)的重要組成部分，其主要是指采用現(xiàn)代化的工程技術(shù)手段，利用微生物本身自帶的特定功能，生產(chǎn)出相應(yīng)的產(chǎn)品或?qū)⑵鋺?yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中的一種技術(shù)，現(xiàn)如今發(fā)酵工程在肉類產(chǎn)品加工以及生產(chǎn)中的應(yīng)用主要涉及到發(fā)酵香腸以及生火腿兩種類型。我國(guó)在發(fā)酵肉制品領(lǐng)域有著較長(zhǎng)的發(fā)展歷史，并且出現(xiàn)了諸多具有代表性的發(fā)酵型肉制品，包括宣威火腿、中式香腸以及金華火腿等，其憑借著特有的風(fēng)味廣受國(guó)內(nèi)外消費(fèi)者的喜愛(ài)。在進(jìn)行發(fā)酵肉制品的過(guò)程中往往涉及到較為復(fù)雜的理化以及微生物進(jìn)程，這也是其特殊風(fēng)味的來(lái)源，在發(fā)酵劑的選擇上通常需要考慮產(chǎn)品本身以及菌種的特異性。

最初采用微球菌作為肉品發(fā)酵劑，直到1966年，一種由植物乳桿菌和微球菌所組成的混合發(fā)酵劑開始應(yīng)用于香腸的發(fā)酵。此后發(fā)現(xiàn)，乳酸菌、球菌、酵母菌以及霉菌等都能應(yīng)用在發(fā)酵肉制品的生產(chǎn)和加工過(guò)程中。其中乳酸菌包括乳酸片球菌、干酪乳桿菌、植物乳桿菌以及彎曲乳桿菌等，該類微生物在發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)酸，會(huì)在一定程度上降低發(fā)酵肉制品的pH，對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)構(gòu)進(jìn)行改善，產(chǎn)生抗菌物質(zhì)[4]。而球菌大多數(shù)能分解蛋白質(zhì)和脂肪，以達(dá)到改善風(fēng)味和促進(jìn)發(fā)色的效果，包括變異微球菌、木糖葡萄球菌以及肉葡萄球菌等等。

肉品發(fā)酵劑的應(yīng)用在未來(lái)呈現(xiàn)出如下的發(fā)展趨勢(shì)：①發(fā)酵劑菌種的選育和馴化應(yīng)立足于自然界，對(duì)新的微生物進(jìn)行深層次的挖掘與篩選，挖掘出特定的功能基因，例如產(chǎn)細(xì)菌素基因以及產(chǎn)酸基因等，進(jìn)而再應(yīng)用相應(yīng)的基因工程技術(shù)在原有的基礎(chǔ)上對(duì)功能基因展開充足、富集和表達(dá)形成新的菌株，在馴化過(guò)程中實(shí)現(xiàn)單位數(shù)量細(xì)菌功能特性的提升，以便減少肉類制品在生產(chǎn)和加工過(guò)程中所使用的發(fā)酵劑的數(shù)量和成本投入。②采用發(fā)酵劑高密度培養(yǎng)技術(shù)，高密度培養(yǎng)是實(shí)現(xiàn)發(fā)酵劑商品化并保障產(chǎn)品實(shí)際效能發(fā)揮的重要組成部分，其主要是受到微生物擴(kuò)繁的環(huán)境以及微生物本身的影響。最終是發(fā)酵劑制備技術(shù)的應(yīng)用，在完成高密度培養(yǎng)之后，應(yīng)采用相應(yīng)的工藝和媒介制備出能長(zhǎng)時(shí)間保存并具有良好活力微生物制劑產(chǎn)品[5]。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，生物技術(shù)的靈活應(yīng)用能有效突破傳統(tǒng)肉類產(chǎn)業(yè)發(fā)展所受到的各種環(huán)境條件限制，對(duì)于我國(guó)肉類行業(yè)的持續(xù)平穩(wěn)發(fā)展有著積極的促進(jìn)作用。因此，要深入研究生物技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用，在實(shí)踐過(guò)程中不斷積累經(jīng)驗(yàn)，強(qiáng)化開展的各種資源和產(chǎn)品的挖掘與開發(fā)，為我國(guó)肉類產(chǎn)業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造良好的環(huán)境條件。